高考化学 321精品系列 专题12 工艺流程、化学与技术.doc

专题12.工艺流程、化学与技术（教师版）化学工艺流程题近几年是高考的热点，所占的分值也相当重，但由于此类试题陌生度高，对学生的能力要求也大，加上有的试题文字量大，学生在没做之前往往就会产生畏惧感，所以这类题的得分不是很理想。要解好这一类题，学生最重要的是要克服畏惧心理，认真审题，找到该实验的目的。一般来说，流程题只有两个目的：一是从混合物中分离、提纯某一物质；另一目的就是利用某些物质制备另一物质。一、对于实验目的为一的题目，其实就是对混合物的除杂、分离、提纯。当遇到这一类题时，要求学生一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些，认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。这里特别提一提蒸发与结晶 。蒸发与结晶方法都可以将溶液中的溶质以固体形式析出,具体采用何种方法,主要取决于溶质的溶解度。有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较大，如nh4no3、kno3等物质,在蒸发过程中比较难析出来，所以要用冷却法使它结晶。而有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较小，如nacl、kcl等，有少数物质的溶解度随温度的升高而减小，如ca（oh）2要使它们析出较多固体溶质时,则要用蒸发浓缩的方法。例如nacl 和kno3 混合溶液,如果将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是nacl ,母液中是kno3 和少量nacl 。如果将混合溶液加热后再降温,则析出的固体主要是kno3 ,母液中是nacl 和少量kno3。如果是除杂，杂质所含的量比较少，一般是让主要物质析出来。如kno3溶液中含少量nacl，常用升温冷却结晶法，再经过过滤、洗涤、烘干（不同的物质在烘干时采取的方法不同），就可得到 kno3固体了。如果nacl溶液中含少量 kno3，则用蒸发浓缩结晶法.，这种方法一般要经过趁热过滤才能得到主要物质，主要原因是如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来。二、对于目的为制备某一物质的流程题，要求学生注意以下几个方面：1、明确题目目的是制什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。只有知道了实验目的，才能非常清楚的知道整个流程的意义所在，题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。而产物如果具有某些特殊性质（由题目信息获得或根据所学知识判断），则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。一般来说主要有如下几种情况：如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯德榜制碱中的nahco3；还有如h2o2、ca（hco3）、kmno4、agno3、hno3（浓）等物质。如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来防止水解。如：制备fecl3、alcl3、mgcl2、cu（no3）2等物质时，要蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解，否则得到的产物分别是fe2o3 、al2o3 、mgo、cuo；而像al2 ( so4 ) 3 、naalo2 、na2co3等盐溶液,虽然也发生水解,但产物中al (oh) 3 、h2so4 、nahco3 、naoh 都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。 如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂，则要防止它们发生氧化还原的物质，如：含fe2+、so32-等离子的物质，则要防止与氧化性强的物质接触。如果产物是一种易吸收空气中的co2或水（潮解或发生反应）而变质的物质（如naoh固体等物质），则要注意防止在制备过程中对co2或水的除去，也要防止空气中的co2或水进入装置中。如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况，根据它们的不同变化，找出合适的分离方法。2、寻找在制备过程中所需的原料，写出主要的化学反应文程式或制备原理，从中了解流程图。该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。从问题中获取信息，帮助解题。了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：1、对反应速率有何影响？ 2、对平衡转化率有何影响？3、对综合生产效益有何影响？如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护（从绿色化学方面作答）。常见文字叙述套路：1、洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2-3次。2、从溶液中得到晶体：蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-（洗涤）。注意：在写某一步骤是为了除杂是，应该注明“是为了除去xx杂质”，只写“除杂”等一类万金油式的回答是不给分的。看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。无机化工实验题，除考查学生综合运用化学反应原理解决相关工业的实际问题外，另一个重要热点是工业生产过程的实验室的模拟实验。除注意金属、非金属部分的解题方法，还应注意实验方法的独特特点。作为物质制备方案的探究往往从以下几个方面进行考虑：一、实验方案是否科学合理，即从理论上能否制得；二、原料是否价廉易得；三、实验方案是否简洁；四、实验过程是否遵循无污染。现代化学中的绿色化学是我们设计化学实验方案中很重要的思路。同时还要注意常见的文字叙述套路，如洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作23次，从溶液中得到晶体：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去xx杂质”，只写“除杂”的回答是不给分的；看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平等等。【考点定位】（2）污水处理处理污水的主要方法是生物化学方法。通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥，在强力通入空气的条件下，微生物以水中的有机废物为养料生长繁殖，将有机物分解为二氧化碳、水等无机物。（3）硬水软化常见的硬水软化方法：加热煮沸法、离子交换法和药剂法。2了解海水的综合利用，了解海水淡化的主要方法。海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、反渗透法和冷冻法。3了解合成氨的主要原理、原料，重要设备、流程和意义，了解催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。4了解电解食盐水的基本原理，了解氯碱工业产品的主要用途。了解食盐水电解工艺和主要设备石棉隔膜电解槽。（1）食盐水电解原理：（2）食盐水电解工艺石棉隔膜电解槽石棉隔膜的作用：阻止气体通过，防止氯气与阴极氢气、氢氧化钠接触反应。精制食盐水的目的：防止隔膜堵塞，提高产品的纯度。5了解接触法制硫酸的生产工艺、了解各阶段反应的主要设备；了解硫酸工业中“三废”的治理和综合利用。硫酸工业的“三废”治理：废渣处理：黄铁矿矿渣可用炼铁（要注意除硫），制硫酸铁、铁红颜料（氧化铁）等。污水处理：硫酸工业中的污水,含有硫酸、氟化物、铁、铅离子等杂质,用石灰乳中和硫酸ca(oh)2 + h2so4 = caso4 + 2h2o，产生氢氧化铁絮状沉淀并吸附其他重金属离子。 尾气吸收：尾气中的少量so2用氨水吸收。 so2+2nh3 +h2o = (nh4)2so3 (nh4)2so3 + so2+h2o = 2nh4hso3 6了解从海水中提取镁的过程和原理，了解从铝土矿中提取铝的过程和原理及铝制品在生活中的广泛应用。（1）海水中提取镁的流程及涉及的化学方程式cao + h2o = ca(oh)2mgcl2 + ca(oh)2 = mg(oh)2 + cacl2mg(oh)2 + 2hcl = mgcl2 + 2h2omgcl2 6h2o = mgcl2 + 6h2omgcl2(熔融) = mg + cl2(2) 从铝土矿中提取铝（二）化学与材料的制造、应用1了解有机合成对人类生活的重要意义，了解阿司匹林、洗涤剂等的合成过程及其相应的反应类型；了解纤维素和橡胶的加工工艺及结构特点。（1）以氯苯为原料合成阿司匹林课本45页（2）十二烷基苯磺酸钠的合成洗衣粉的主要成份之一是烷基苯磺酸钠，常用的有十二烷基苯磺酸钠，其合成路线如下：（3）纤维素酯的制造：纤维素高分子长链由许多葡萄糖单元构成，每个葡萄糖单元中含有羟基，能与硝酸或醋酸酐发生酯化反应，生成纤维素硝酸酯或纤维醋酸酯。（4）天然橡胶与合成橡胶：天然橡胶是由许多蜷曲的线型高分子（聚异戊二烯分子）组成的，二烯烃的性质与乙烯相似，异戊二烯分子加聚时能发生1、4加聚。2了解铝的阳极氧化，电镀等金属表面处理的方法。了解氢氟酸蚀刻玻璃、用氯化铁制作电子线路板的化学原理。（1）铝的阳极氧化：能使铝及铝的合金表面生成致密的氧化膜。（2）电镀：运用电解的原理，在金属器件表面形成一薄层有抗腐蚀、抗磨损能力的金属镀膜的过程。3了解改变材料组成、提高材料纯度方法，了解粗硅提纯和光纤的制造，了解纳米材料的特点和性能。（1）改变材料的组成合金：分为金属固溶体、金属化合物和机械混合物等三类。硅酸盐材料和特种陶瓷。（2）粗硅提纯原理： sio2+2csi（粗硅）+2co si（粗硅）+2cl2sicl4 sicl4+2h2si+ 4hcl4了解复合材料的组成、性能特点及其应用。复合材料由两种或两种以上性质不同的材料组合而成，通常有基本材料和分散于其中的增强材料两部分组成。（三）化学与工农业生产1了解精细化工产品的生产特点、精细化工在社会发展中的作用。2了解化学肥料、农药等在生产中的作用。农作物生长需要多种化学元素，其中对n、p、k三种元素的需要量较大，土壤不能满足植物生长的需要，需要施肥。3了解煤的脱硫处理的目的与主要途径。了解固体废弃物处理的基本思路和方法。（1）煤的脱硫处理燃烧技术：caco3 caocaso3caso4煤炭燃烧后的烟气净化技术：将煤燃烧产生的烟气通入吸收塔，用石灰水淋洗。反应的化学方程式为so2+ca（oh）2 = caso3+h2o 2caso3+o2 = 2caso4微生物脱硫技术：利用微生物，使煤里fes2中的硫元素与空气、水作用，转化为硫酸除去。固体废弃物处理基本方法是：先分类，后处理。回收利用、垃圾发电、城市固体垃圾分类标志。4了解绿色化学的含义和绿色化学的主要原则。了解绿色化学工艺的基本特点，了解绿色化学产品的特征。含义：原料中所有的原子全转化为产品中的原子，实现零排放。工艺“四化”原料绿色化、催化剂绿色化、溶剂绿色化、产品绿色化。绿色化学产品特征使用时：不影响健康。不污染环境和不危害生态。用完后：可循环利用，造新产品，或可降解成无害物。 高频考点1 化学与资源开发利用【样题1】工业上对海水资源合开发利用的部分工艺流程如右图所示。（1）电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽，离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是 。电解槽中的阳极材料为 。（2）本工艺流程中先后制得br2、caso4和mg(oh)2，能否按br2、mg(oh)2、caso4顺序制备？ 原因是 。（3）溴单质在四氧化碳中的溶解度比在水中大得多，四氧化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氧化碳，原因是 。【解题指导】（1）工业上用离子交换膜法电解食盐水时采用的阳离子交换膜只允许na+通过，隔膜电解槽中的隔膜只允许水和离子通过，则二者均允许通过的离子或分子共同的是阳离子（或na+），电解槽中用来做阳极的是钛或石墨。（2）硫酸钙是微溶性的物质，如果先反应生成氢氧化镁，加入石灰水生成氢氧化镁沉淀的同时，过量的ca(oh)2会生成硫酸钙沉淀，造成产品中有杂质，使产品不纯。（3）用四氯化碳萃取溴时需要的工艺复杂，设备投资大，并且四氯化碳会造成环境污染。答案：（1）阳离子（或na） 钛（或石墨）（2）否。如果先沉淀mg(oh)2，则沉淀中会夹杂有caso4沉淀，产品不纯。（3）四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大；经济效益低、环境污染严重。【命题解读】“化学与技术”模块试题紧扣绿色化学与可持续发展、环境保护、水处理技术等主题。重点考查了海水资源合开发利用、化学反应中的原子经济性、有毒有害废水的处理、生产工艺等内容；同时考查了学生正确运用化学用语和有关化学知识解释及解决生活与生产实际中化学问题的能力。本课程模块的内容以化学知识为基础，考查自然资源的开发利用，材料制造和工农业生产中的应用，考查学生运用所学知识解决与化学有关的一系列技术问题做出合理的分析，强化应用意识和实践能力。高频考点2 化学与工农业生产【样题1】工业上常用氨氧化法生产硝酸，其过程包括氨的催化氧化（催化剂为铂金丝网）、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答下列问题：高水对二氧化氮的吸收率，可采取的措施为 （答2项）。【解题指导】（1）氨的催化氧化的化学方程式：4nh35o24no6h2o（2）根据平衡原理，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，以提高原料的转化率；（3）将铂铑合金做成薄丝网是为了增大铂铑合金的表面积，使接触面积增大，提升催化的效果；（4）为了提高吸收率，可根据溶解过程放热可以采用降温处理，而且气体的吸收可用加压的方式。答案：（1）4nh35o24no6h2o（2）提高氨的转化率和一氧化氮的转化率（3）增大单位质量的催化剂与反应物的接触面积（4）3no2h2o=2hno3no 加压 降温【命题解读】高考考纲明确要求：了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义，认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。了解精细化工产品的生产特点、精细化工在社会发展中的作用。化学与技术模块的考题，涉及日用化学品（洗涤剂）、冶金（生铁炼钢）、化工生产（纯碱生产）中与化学有关的技术问题，生产技术中使用的先进化学技术（离子交换技术）、绿色化工生产工艺（原子利用率计算判断）等方面的内容也在考题中得到体现。【2012高考试题解析】（2012广东）32难溶性杂卤石（k2so4mgso42caso42h2o）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡： k2so4mgso42caso42h2o（s） 2ca2+ + 2k+ + mg2+ + 4so42 + 2h2o 为能充分利用钾资源，用饱和ca(oh) 2溶液浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下： （1）滤渣的主要成分有 和 以及未溶杂卤石。（2）用化学平衡移动原理解释ca(oh) 2溶液能溶解杂卤石浸出k+的原因： 。k+的浸出浓度0 溶浸时间373k323k288k（3）“除杂”环节中，先加入 溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入 溶液调滤液ph至中性。（4）不同温度下，k+的浸出浓度与溶浸时间的关系见图14，由图可得，随着温度升高， 。（5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：caso4(s) + co32 caco3 (s) + so42 已知298k时，ksp(caco3)= 2.80109，ksp(caso3)= 4.90105 ，求此温度下该反应的平衡常数k（计算结果保留三位的效数字）。【答案】（1）mg(oh)2， caso4 （2）加入ca(oh)2溶液， mg2+变成mg(oh)2、也有caso4的析出，使平衡向右移动，杂卤石溶解浸出k+。（3）k2co3 稀h2so4 （4）在同一时间内，k+的浸出浓度增大。k+的溶浸速率加快，达到溶浸平衡的时间短。（5）k=1.75104根据平衡常数计算公式可知；k = ksp(caso3)/ksp(caco3)= 4.90105/2.80109。【考点定位】工艺流程（2012四川）29.（16分）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将空 气反应器燃 料反应器尾气空气甲烷co2、h2o回收co2分离caso4cas烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终生成硫酸钙。硫酸钙可在右图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。请回答下列问题：（1）煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有 。（填写字母编号）a温室效应b酸雨c粉尘污染d水体富营养化（2）在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间二氧化碳以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的ph值，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为 。亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为 。（3）已知1mol ch4在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸收160.1kj，1mol ch4在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3kj。写出空气反应器中发生的热化学方程式： 。（4）回收的co2与苯酚钠在一定条件反应生成有机物m，其化学式为c7h5o3na，m经稀硫酸酸化后得到一种药物中间体n，n的结构简式为。m的结构简式为 。分子中无oo，醛基与苯环直接相连的n的同分异构体共有 种。【答案】：（1）abc（3分）（2）ca(hco3)2或碳酸氢钙（2分）ca(hso3)2+o2=caso4+ h2so4（3分）（3）cas(s)+ 2o2(g)= caso4(s)，h=-962.4 kj/mol。（3分）（4）（2分）6（3分）【解析】：（1）煤燃烧产生的烟气主要有co2、co、so2和粉尘，直接排放到空气中，co2引起温室效应，so2引起酸雨，粉尘引起粉尘污染，故选abc。（2）二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为碳酸氢钙，亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为ca(hso3)2+o2=caso4+ h2so4。（3）ch4在燃料反应器中的反应为ch4(g) +caso4(s)=cas(s)+ co2(g)+2h2o(g)，（4）由于酚羟基的酸性弱于羧基，故由n可推知，m为。n的同分异构体中，除了醛基外，应该还有两个羟基，而醛基与苯环直接相连的n的同分异构体有如下6种：【考点定位】本题考查化学工业流程，涉及到了化学式的推断、方程式书写、热化学方程式的书写、同分异构体的书写。（2011重庆）6.化学工业是国民经济的支柱产业，下列生产过程中不涉及化学变化的是a.氮肥厂用氢气和氮气合成氨 b.钢铁厂用热还原法冶炼铁c.硫酸厂用接触法生产硫酸 d.炼油厂用分馏法生产汽油（2011安徽）27（15分）亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。为检验某食品中亚硫酸盐含量（通常1kg样品中含so2的质量计），某研究小组设计了如下两种实验流程：甲 方 案 流 程 乙 方 案 流 程样品足量稀硫酸变通n2，边煮沸气体a溶液b数据处理碱液充分吸收后，用盐酸调节至弱酸性i2标准溶液滴定h2so4溶液数据处理用h2o2溶液充分吸收naoh标准溶液滴定（1）气体a的主要成分是 ，为防止煮沸时发生暴沸，必须先向烧瓶中加入 ；通入n2的目的是 。（2）写出甲方案第步反应的离子方程式： 。（3）甲方案第步滴定前，滴定管需用naoh标准溶液润洗，其操作方法是 。（4）若用盐酸代替稀硫酸处理样品，则按乙方案实验测定的结果 （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）（5）若取样品wg，按乙方案测得消耗0.01000moll1i2溶液vml，则1kg样品中含so2的质量是 g（用含w、v的代数式表示）。【答案】so2、n2 碎瓷片（或沸石） 将生成的so2全部赶出 so2h2o2=2hso24 向滴定管注入少量naoh标准液，倾斜转动滴定管润洗整个滴定管内壁，然后将润洗液从下端尖嘴处放出，重复操作23次 无影响 0.64 v/w【解析】亚硫酸盐与稀硫酸反应生成气体so2，因此a气体的成分为生成的so2及通入的n2（其目的是将生成的so2全部赶出，保证被吸收液全部吸收，减小误差，也可通入稀有气体），为防止液体加热时暴沸，一般可加入碎瓷片。so2具有还原性，可被氧化剂h2o2所氧化而吸收，反应的离子方程式为so2h2o2=2hso24。甲方案的原理是根据消耗的氢氧化钠的量求硫酸的量，进而求so2的量。乙方案的原理是根据溶液b中的so32被i2氧化，由i2的量求so32的量，进而求so2的量。用标准液润洗滴定管的目的是减小误差，否则会使所装溶液浓度减小，造成滴定结果偏大。标准液润洗滴定管的方法是：滴定管用蒸馏水洗涤干净后，加入少量naoh标准液，将滴定管倾斜放在两手掌上，轻轻转动，润洗整个滴定管内壁，然后将润洗液从下端尖嘴处放出，不可从上口倒出，重复操作23次。乙方案的原理是根据溶液b中的so32被i2氧化，由i2的量求so32的量，进而求so2的量。用盐酸代替硫酸，生成的so2气体中混有少量hcl，因so2用碱液吸收后需再用盐酸调节溶液至弱酸性，且so2的量不会因混入hcl而变化，因此消耗的i2不变，即对实验结果无影响。反应为h2oso23i2=so242i2h，so2 so23 i2 64 1mol m 0.010 00 moll1 v10-3 lv10-5 molm=64v10-5 g,则1 kg样品中含so2的质量为：64v10-5 g1000/w=0.64 v/w【考点定位】本题属工业流程题。以食品中的亚硫酸盐含量的测定为问题情境，通过简明的实验流程图，将实验基本操作、仪器的使用、化学计算、化学方程式的书写等内容综合在一起，考查考生对化学实验方案的分析和问题解决的能力。（2012江苏）16. (12 分)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含no、no2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的ca(no2)2，其部分工艺流程如下：(1)一定条件下，no 与no2 存在下列反应：no(g)+no2(g)n2o3(g)，其平衡常数表达式为k = 。(2)上述工艺中采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)， 其目的是 ;滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是 (填化学式)。(3)该工艺需控制no 和no2 物质的量之比接近1 颐1。若n(no)：n(no2)1 颐1，则会导致 ;若n(no)：n(no2)11 时zn(oh)2 能溶于naoh溶液生成zn(oh)42-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的ph(开始沉淀的ph 按金属离子浓度为1. 0 moll-1计算)。开始沉淀的ph沉淀完全的phfe31. 13. 2fe25. 88. 8zn25. 98. 9实验中可选用的试剂：30%h2o2、1. 0 moll-1hno3、1. 0 moll-1naoh。由除去铜的滤液制备zno 的实验步骤依次为： ； ；过滤； ；过滤、洗涤、干燥；900煅烧。【答案】19. (15 分)沉淀完全【解析】（1）目标反应可由已知的两个反应相加得到，反应热也有对应法则求得；该反应类似于复分解或盐的水解，但生成的气体是甲烷；（2）稀有气体如果不是反应物，一般作保护区，防止金属被氧化；氢气的计算可理解为原储氢材料中存储的氢全部放出，另外金属材料再与酸反应也生成氢气，则可计算出生成52molh2。由于al的衍射强度较低，即铝参与了反应，所以铝是主要产生氢气的物质。（3）铝是负极是材料，参与负极反应，铝失去电子并与介质中氢氧根离子反应生成偏铝酸根离子，正极氧化银得到电子生成银。【考点定位】废电池中铜的回收、zno的制备实验（2012全国新课标卷）36. 【选修2化学与技术】(15分) 由黄铜矿(主要成分是cufes2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000左右，黄铜矿与空气反应生成cu和fe的低价硫化物，且部分fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是 、 ，反射炉内生成炉渣的主要成分是 ；（2）冰铜（cu2s和fes互相熔合而成）含cu量为20%-50%。转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂）在1200左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的cu2s被氧化为cu2o，生成cu2o与cu2s反应，生成含cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是 、 ；（3）粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_ _（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应式为 ；若粗铜中还含有au、ag、fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为 。【答案】（1）2cufes2o2高温 cu2s+2fesso2；2fes3o2 高温 2feo2so2fesio3（2）2cu2s3o2高温 2cu2o2so2；2cu2ocu2s高温 6cuso2中国（3）c cu22ecu au、ag以单质形式沉积在电极c（阳极）附近，fe以fe2 形式进入电解液中。【解析】 (1)根据题目信息可知，发生的两个主要反应分别是：2cufes2o2高温 cu2s+2fesso2；2fes3o2 高温 2feo2so2。炉渣的主要成分有cu2s、fes、feo三种物质。（2）根据题目信息可写出所发生的化学方程式分别为：2cu2s3o2高温 2cu2o2so2；2cu2ocu2s高温 6cuso2。（3）在粗铜的精炼中，粗铜与电源正极相连作阳极，金属失去电子，变成阳离子进入溶液；精铜与电源负极相连，做负极。电极d上发生的电极反应式为：cu22ecu。au、ag以单质形式沉积在电极c（阳极）附近，fe以fe2 形式进入电解液中。【考点定位】 电化学，电极方程式的书写，化学方程式的书写（2012海南）选修2化学与技术20-i（6分）污水经过一级、二级处理后，还含有少量cu2+、hg2+、pb2+等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀。下列物质不能作为沉淀剂的是a氨水 b硫化氢气体c硫酸钠溶液 d纯碱溶液【答案】：ac【解析】：根据题给信息，其中处理cu2+、hg2+、pb2+等重金属离子使其沉淀，加入的沉淀剂选择时，由于氨水易与形成络离子，排除；硫酸铜能溶于水，不会沉淀，故选ac；硫化氢与重金属离子都会有沉淀生成；纯碱加入可调节ph值使重金属离子沉淀，排除bd。【考点定位】此题结合污水处理，考查沉淀剂的选取知识。（2012海南）20-ii(14分)合成氨的流程示意图如下：回答下列问题：（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是 ， ；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式 ， ；（2）设备a中含有电加热器，触媒和热交换器，设备a的名称是 ，其中发生的化学反应方程式为 ；（3）设备b的名称是 ，其中m和n是两个通水口，入水口是 （填“m”或“n”）。不宜从相反方向通水的原因是 ；（4）设备c的作用是 ；（5）在原料气制备过程中混有的co对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的co，可通过以下反应来实现：co(g)+h2o(g)co2(g)+h2(g)已知1000k时该反应的平衡常数k=0.627，若要使co的转化率超过90%，则起始物中的c(h2o):c(co)不低于 。【答案】：（1）液化、分馏；与碳反应后除去co2；c+h2oco+h2；ch4+h2oco+3h2；（2）合成（氨）塔；n2(g)+3h2(g)2nh3(g)；（3）冷却塔（或冷凝器）；n；高温气体由冷却塔的上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷却效果好；（4）将液氨与未反应的原料气分离；（5）13.8。【解析】：(1)分离空气提取氮气的方法一种是液化和分馏；另一种方法是与碳反应后除去co2；制取氢气的两个方程式分别为：c+h2oco+h2；ch4+h2oco+3h2；(2)合成氨的设备名称是合成塔；合成氨的方程式为：n2(g)+3h2(g)2nh3(g)；(3)冷凝分离产品设备为冷却塔或冷凝器，入水口应该在下面，此时水流和气流是逆向的，冷凝效果好；(4)分离器是气固分离用设备，分离液氨和未反应的原料气；(5)设co、h2o起始浓度分别为x、ymol/l，则转化的co的最小值为0.9xco(g)+h2o(g)co2(g)+h2(g)起始 x y 0 0 变化 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x平衡 0.9x y-0.9x 0.9x 0.9x，根据平衡常数列式：（0.9x）2/0.1x（y-0.9x）=0.627，解得：y/x=13.8。故此只要此值大于13.8，转化率就会超过90%。【考点定位】此题以合成氨反应为载体，综合考查了化学与技术模块的主干知识。（2011山东）30（14分）实验室采用mgcl2、alcl3的混合溶液与过量氨水反应制备mgal2o4，主要流程如下 mgcl2、alcl3的混合溶液（a） 氨水（b）过滤mgal2o4高温焙烧干燥洗涤沉淀沉淀反应器 （1）为使mg2+、al1+同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入_（填“a”或“b”），再滴加另一反应物。（2）如右图所示，过滤操作中的一处错误是_。（3）判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是_。高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是_。（4）无水alcl3（183c升华）遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。装置 b中盛放饱和nacl溶液，该装置的主要作用是_。f中试剂的作用是_。用一件仪器装填适当试剂后也可起到f和g的作用，所装填的试剂为_。【答案】（1）b （2）漏斗末端没有紧靠烧杯内壁 （3）氨水 坩埚 （4）除去氯气中hcl 防止水蒸气进入e 碱石灰【解析】（1）mg2、al3同时生成沉淀，则先加入氨水。（2）过滤时漏斗末端没有紧靠烧杯内壁。（3）检验沉淀是否洗净可向洗涤液中加入氨水，观察是否有沉淀产生。高温焙烧在坩埚中进行。（4）装置b中饱和nacl溶液用于除去氯气中hcl，f盛装浓硫酸，防止水蒸气进入e。用干燥管盛装碱石灰可以起到f和g的作用。【考点定位】化学实验，装置图识别，基本操作等。（2011山东）31（8分）【化学化学与技术】石油和煤炭加工过程涉及多种技术和设备。（1）石油分馏时，在不断向_（填工业设备名称）内投放原料的同时获得产品，该过程为_操作过程。（2）石油裂化分为热裂化、_和加氢裂化，裂化的目的是提高_的产量。（3）煤的洗选是为了降低原煤中灰分和_的含量。没得流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒_进行燃烧的过程。（4）煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和_存在下与_作用产生液体燃料的过程。【答案】（1）分馏塔 （2）催化裂化 汽油 （3）硫分、矸石 煤炭 （4）催化剂h2o 【解析】（1）石油分馏在分馏塔中进行。 （2）石油裂化分为热裂化、催化裂化和加氢裂化，裂化的目的是提高汽油的产量。（3）煤的洗选是为了降低原煤中灰分和硫分、矸石的含量。煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒进行 燃烧的过程。（4）煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和催化剂存在下与h2o作用生成液体燃料的过程。【考点定位】化学与技术，石油和煤【2011高考试题解析】1.（浙江）海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备mgo的实验方案：模拟海水中的离子浓度(mol/l)namg2ca2cl0.4390.0500.0110.5600.001注：溶液中某种离子的浓度小于1.0105 mol/l，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变。已知：ksp(caco3)4.96109；ksp(mgco3)6.82106；kspca(oh)24.68106；kspmg(oh)25.611012。下列说法正确的是a沉淀物x为caco3b滤液m中存在mg2，不存在ca2c滤液n中存在mg2、ca2d步骤中若改为加入4.2 g naoh固体，沉淀物y为ca(oh)2和mg(oh)2的混合物【答案】a【解析】本题考察方式很新颖，主要考察溶度积的计算和分析。步骤发生ca2ohcaco3h2o，步骤：kspmg(oh)2c(mg2)(103)25.61012，c(mg2)5.6106。qca(oh)2c(ca2)(103)2108ksp，无ca(oh)2析出。a正确。生成0001 mol caco3。b错误。剩余c(ca2)0.001 mol/l。c错误。c(mg2)5.6106105，无剩余，d错误。生成0.05 mol mg(oh)2，余0.005 mol oh，qca(oh)20.010.00522.5107ksp，无ca(oh)2析出2.（四川）(14分)开发氢能是实现社会可持续发展的需要。硫铁矿(fes2)燃烧产生的so2通过下列碘循环工艺过程既能制h2so4，又能制h2。请回答下列问题：(1)已知1 g fes2完全燃烧放出7.1 kj热量，fes2燃烧反应的热化学方程式为_。(2)该循环工艺过程的总反应方程式为_。(3)用化学平衡移动的原理分析，在hi分解反应中使用膜反应器分离出h2的目的是_。(4)用吸收h2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用mh)表示)，nio(oh)作为电池正极材料，koh溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：nio(oh)+mhni(oh)2+m电池放电时，负极的电极反应式为_。充电完成时，ni(oh)2全部转化为nio(oh)。若继续充电将在一个电极产生o2，o2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为_mheoh=h2om。o2与mh发生反应，生成h2o和m，电极反应式为：4mho24e=2h2o4m。.【答案】(1)4fes2(s)11o2(g)=2fe2o3(s)8so2(g) dh=3408 kjmol1(2)so22h2o=h2so4h2(3)促使平衡向右移动，有利于碘和氢气的生成(4)mheoh=h2om 4mho24e=2h2o4m3.（山东）（8分）【化学-化学与技术】水处理技术在生产、生活中应用广泛。（1）含有较多 离子的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为 （写出一个即可）。（2）将rh型阳离子交换树脂和roh型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应先使硬水通过 （填“rh”或“roh”）型离子交换树脂，原因是 。（3）通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为 。电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是 。（4）检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的 。【答案】（1）ca2+、mg2+；ca2+2hco3-caco3+co2+h2o(或mg2+2hco3-mgco3+co2+h2o)；（2）rh；先通过阴离子交换树脂可能产生mg(oh)2等沉淀而影响树脂交换效果；（3）反渗透法；电势差（或电场力）；（4）电导率（或电阻率）【解析】本题考查选修2化学与技术一书